Beitrag zur modellbasierten Regelung von Verbrennungsprozessen

Abstract

Verbrennungsprozesse sind meist mit der Emission von Schadstoffen verbunden, weshalb sie möglichst schadstoffarm und energieeffizient geführt werden müssen.Bei den bislang dominierenden primären Brennstoffen sind aufgrund der gleichbleibenden Brennstoffeigenschaften langfristig optimierte Technologien und feste Regelungen einsetzbar. Zunehmend werden jedoch sekundäre Brennstoffe wie Prozessabgase oder Biomasse genutzt. Sie haben stark veränderliche chemisch-physikalische Eigenschaften und bewirken so einen veränderlichen Verbrennungsablauf der schwierig beherrschbar ist. Eine optimale Verbrennung lässt sich dann nur durch eine an den Verbrennungszustand und die Brennstoffe adaptierte modellbasierte Prozessregelung erreichen, die noch nicht Stand der Technik ist.Die Arbeit widmet sich im ersten Schwerpunkt dem modellbasierten Reglungsentwurf. Die theoretische Modellierung und der modellbasierte Entwurf adaptiver Regelungen für die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration im Abgas wird am Beispiel einer halbtechnischen Brennkammer für veränderliche Brenngase analysiert. Berücksichtigt wird dabei das für Verbrennungen typische vorhaltbehaftete Regelstreckenverhalten.Der zweite Schwerpunkt bildet die online Messung und die rechnerba-sierte Auswertung von Zustandsgrößen am Beispiel der infrarotbasierten Temperaturmessung bei einem Feststoffbrennbett. Es werden neue Auswerteverfahren entwickelt, die sich u.a. auch bei der Regelung industrieller Verbrennungen bewährt haben.